常青華

【摘 要】零件是機(jī)械加工的重要組成部分，零件質(zhì)量的好與壞會直接影響到設(shè)備的運(yùn)行性能，而零部件性能高低在很大程度上受制于機(jī)械加工表面質(zhì)量的高低，機(jī)械加工表面的表體形狀以及表面力學(xué)性能的變動對機(jī)械零部件是否能有效安全的使用會有很大的影響?；谶@樣的關(guān)系，本文將著眼于機(jī)械加工表面質(zhì)量的影響因素。對其進(jìn)行剖析，旨在找出并了解機(jī)械加工手法與加工表面質(zhì)量的潛在規(guī)律性和聯(lián)系，由此來更好地掌握加工操作過程，最終促使機(jī)械加工表面質(zhì)量的提高和產(chǎn)品性能水平的進(jìn)步。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械加工；表面質(zhì)量；機(jī)器零件；機(jī)器性能

0.引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)加工技術(shù)水平也逐漸提高，現(xiàn)代工程項(xiàng)目等的制作對機(jī)械零件加工質(zhì)量的要求也就越來越高。而機(jī)械加工表面質(zhì)量是影響零件加工質(zhì)量的重要因子，會對零件的使用性能產(chǎn)生直接影響。然而由于現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的限制，我們還并不能保證零件加工的百分百精確，因此在現(xiàn)有技術(shù)水平下如何更好地提高機(jī)械加工表面質(zhì)量是一個值得思考的問題。不僅要在加工工藝上控制精度和密度的誤差范圍，也要對表面的質(zhì)量引起重視。從而從整體水平上提高機(jī)械加工表面質(zhì)量，改善機(jī)器工作性能。

1.機(jī)械加工表面質(zhì)量簡介

一般情況下，機(jī)械加工表面是達(dá)不到完全平滑且毫無誤差的技術(shù)水平，切削力、切削熱等因素都會對零件表面加工產(chǎn)生影響，從而改變機(jī)械的使用壽命和工作性能。機(jī)械加工表面質(zhì)量指的是零件加工后其表面的幾何形狀和性能，包括物理力學(xué)性能和化學(xué)性能。機(jī)械加工表面受到物理和化學(xué)的影響會多多少少使機(jī)械表面與標(biāo)準(zhǔn)之間產(chǎn)生誤差，影響其性能的穩(wěn)定性。機(jī)械加工表面質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)是表面的粗糙程度，既加工表面上的微觀幾何形狀的性質(zhì)，主要由Ra（輪廓算術(shù)平均偏差）、Rz（微觀不平度十點(diǎn)高度）、和Rv（輪廓最大高度）等三個參數(shù)進(jìn)行測算。這些參數(shù)值得選擇要符合零件表面性能的要求和成本經(jīng)濟(jì)效益原則。

2.機(jī)械加工表面質(zhì)量影響因素

2.1表面粗糙度

表面粗糙度是其中的一個重要影響因子。例如在對塑性材料進(jìn)行加工時，切削工具對金屬產(chǎn)生擠壓會使材料出現(xiàn)一定的分裂，導(dǎo)致塑性變形的結(jié)果，從而加大其表面的粗糙程度。在對工業(yè)材料進(jìn)行加工時，其韌性的大小與金屬塑性變形成正比，韌性越好，變形越明顯，從而使表面的粗糙程度越大。在對脆性材料進(jìn)行加工時，難免會產(chǎn)生切屑，而切屑越多意味著加工表面的凹凸點(diǎn)越多，自然會加大表面的粗糙程度。除此之外，切削加工的工具好壞以及工藝水平也會對表面粗糙程度造成影響，例如刀尖的彎曲弧度和操作力度等會直接影響切削面積和殘留面積。從加工表面的幾何形狀影響因素來看，砂輪磨粒的形狀和分布會作用于磨削后的粗糙程度，因?yàn)槠洚a(chǎn)生是由砂輪上磨粒刮花表面所造成的。如果單位磨粒數(shù)量越多，分布空間及大小越均勻，則表面粗糙程度就越低。從物理力學(xué)影響因素來看，磨?；?xí)r不產(chǎn)生削屑，只會使表面產(chǎn)生彈性變形。而磨粒產(chǎn)生耕犁作用時，也不會產(chǎn)生削屑，但會產(chǎn)生塑性變形，變形越明顯，粗糙程度越大。

2.2表面物理力學(xué)性能

首先是加工的表面層出現(xiàn)的冷作硬化，其集中表現(xiàn)為金屬變形屈服點(diǎn)的提高，塑性相對延伸率的降低。在對機(jī)械表面進(jìn)行磨削或者切削加工時，表面金屬會發(fā)生塑性變形，使得晶體間出現(xiàn)剪切滑移，晶格拉伸、破碎或者扭曲的現(xiàn)象并有可能加劇這種現(xiàn)象。其次，金屬表面的金相組織的改變也會產(chǎn)生影響。當(dāng)切削過熱會使加工表面的溫度超過相變溫度的底線，此時金相組織就會改變。當(dāng)磨削過熱使加工表面溫度超過相變溫度底線時，金相組織也會隨著發(fā)生變化，此時其表面金屬的硬度和強(qiáng)度會變小，并同時產(chǎn)生殘余應(yīng)力，或者出現(xiàn)微小裂紋。殘余應(yīng)力是在機(jī)械表面加工的情況下，當(dāng)工性表面金屬的金相組織或相對基體金屬在體積和形狀上發(fā)生變形時，所殘留的相互抗衡的殘余應(yīng)力。

2.3零件的耐磨性

由于零件加工時所使用的摩擦副材料、潤滑劑的不同以及熱處理情況的差異存在一定程度上的關(guān)聯(lián)，因此在零件具有耐磨性的特性時，會影響機(jī)械加工表面質(zhì)量。一般來說，零件在磨損過程中包括三個階段：磨損初期，摩擦副材料開始工作運(yùn)行時會有一個較為明顯的摩擦效果；磨損中期，開始進(jìn)入正常的磨損階段，磨損程度相對穩(wěn)定；到了磨損后期，也就是磨損加速階段，加劇的磨損會導(dǎo)致零件無法正常運(yùn)行。正因如此，所以零件的耐磨性也會對機(jī)械加工的表面質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。

3.機(jī)械加工表面質(zhì)量的控制方法

3.1表面粗糙度的提高

在進(jìn)行磨削加工時，要合理選擇砂輪并確定磨削的科學(xué)用量，從而使其有利于提高表面粗糙度，此外，也要重視磨削液的利用及其作用。在進(jìn)行切削加工時，應(yīng)當(dāng)選擇較大的刀尖彎曲弧度和相對較小的進(jìn)給量，從而提高表面粗糙程度。在實(shí)際工作中，一般高速精切和低速寬刀精切會使表面粗糙程度較小。另外，切削液的選擇要合理，挑選刃磨質(zhì)量較好的刀具，也可以減小其粗糙程度。

3.2加工工藝水平的提高

滾壓、輾光、噴丸等強(qiáng)化表面的工藝可以用于能夠承受交變載荷和高應(yīng)力的零件，由此可以使金屬表面產(chǎn)生冷作硬化和殘余壓應(yīng)力，從而降低表面粗糙程度，與此同時可以減小或消除磨削和切削等工序的殘余拉應(yīng)力。借此抗應(yīng)力腐蝕性能和疲勞強(qiáng)度也可以提高。在利用強(qiáng)化工藝的情況下，優(yōu)等材料可以被次等材料替代，從而起到節(jié)約優(yōu)質(zhì)貴重材料的作用。但是，在運(yùn)用強(qiáng)化工藝時應(yīng)當(dāng)注意，不能使材料硬化過度，要不然會造成塑性性質(zhì)的消失或者微觀形變，甚至材料脫落。

3.3磨消熱的控制

在物理力學(xué)性能中，產(chǎn)生的磨削燒傷、裂紋以及殘余拉應(yīng)力等都是對零件工作性能危害很大的因素。這些危害元素來源于磨削過程中的磨削過熱。因此必須重視降低磨消熱的問題。解決途徑有兩種：第一黑絲磨消熱發(fā)生的減少，第二是加速磨消熱的傳散。因此需要通過實(shí)驗(yàn)合理選擇磨削參數(shù)，并在磨削過程中不間斷地監(jiān)測磨削溫度，控制磨削熱。

4.結(jié)語

經(jīng)過長期的實(shí)踐證明，加工表面的形狀誤差和物理力學(xué)性能會影響機(jī)械零件的使用壽命和工作性能，而本文研究機(jī)械加工表面質(zhì)量就是為了找出其中潛在的規(guī)律并據(jù)此得出改善表面加工質(zhì)量的措施，最終達(dá)到提高產(chǎn)品性能的目的。 [科]

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